專利名稱：混合動力驅動裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種混合動力車輛驅動裝置，尤其是一種帶有行星齒輪及離合裝置的混合動力驅動裝置。
背景技術：
混合動力汽車等新能源汽車一般是將發動機和電動機兩種動力混合起來，按照一定的控制策略進行轉速和轉矩耦合，再最終輸出給車輪，其利用了電機的動力特性彌補了發動機動力特性的不足，使發動機工作在更好的效率區間，同時可以回收制動能量，故而節能減排?；旌蟿恿︱寗酉到y一般有串聯式、并聯式、混聯式，其中混聯式是目前普遍采用的混合動力系統驅動方式，混聯式混合動力系統的布置方式綜合了串聯式布置方式和并聯式布置方式的特點，提供了根據不同工況讓油、電兩種能源分別按照串聯、并聯或串并聯結合·三種模式工作，從而使得混合動力系統可以根據不同的工況選用不同的動力驅動方式?，F有混合動力驅動技術中最主要的矛盾是發動機與電動機之間的無縫匹配，電動機驅動與主要由發動機驅動的工作區間的很大的間隔內，發動機無法真正工作在燃油高效區，使混合動力汽車較傳統燃油汽車的優點不能充分發揮?，F有技術一般都是通過機械或電磁等離合裝置、行星齒輪等變速裝置進行發動機多檔工作模式與電動機的外部連接組合，通過轉矩耦合、轉速耦合實現發動機與電動機的匹配。傳統發動機一般具有兩檔變速箱，可以在不同的工況下通過調節檔位使發動機盡可能地工作在高效區。但是事實上，兩檔變速并不能使發動機完全工作在燃油高效區，在兩檔之間很大一段速度區間內，發動機依然工作在低效區?，F有技術中主要存在的問題有I、傳統發動機兩檔變速箱不能完全發揮發動機高效區的性能，仍有相當一部分時間發動機工作在低效區，造成能源浪費；2、多個行星排的結構的多檔變速機構雖然增加了發動機檔位，但結構復雜，占用車內空間大，齒輪嚙合副多，降低了能量傳遞效率；3、發動機變速箱和電動機變速結構分別制造安裝和控制，使驅動裝置體積龐大，生產制造效率低下；4、一般情況下，動力系統需要配備發動機啟動電機，啟動電機只用來啟動發動機或者單純做發電機使用，而不能用于驅動車輛，造成閑置浪費；

實用新型內容本實用新型旨在克服現有技術中的缺點，提供一種離合器與行星齒輪配合，將發動機與電動機工作聯合起來的裝置和方法，有效提高發動機與電動機的耦合效率，簡化系統，使發動機更好地工作在高效區，實現良好的燃油經濟性。本實用新型為解決上述技術問題所采取的技術方案是[0012]一種混合動力驅動裝置，包括發動機，具有輸出軸，第一電機，具有轉子和定子；第二電機，具有轉子和定子；行星齒輪構件以及儲能裝置；所述行星齒輪構件包括齒圈、太陽輪及行星架，所述行星齒輪構件的齒圈與所述第一電機轉子軸相連，所述行星齒輪構件的太陽輪與所述第二電機轉子軸相連，所述行星齒輪構件的行星架與本裝置動力輸出端連接；所述儲能裝置與所述第一電機、第二電機連接；其中，所述混合動力驅動裝置中還包括第一離合裝置，設置于所述發動機輸出軸與所述第一電機轉子軸之間所述發動機軸與所述第一電機轉子軸通過所述第一離合器接合或者分開；和第二離合裝置，設置于所述發動機軸與所述行星齒輪機構的太陽輪之間，所述發動機軸與所述行星齒輪機構的太陽輪之間通過所述第二離合裝置接合或者分開；和第三離合裝置，所述第一電機轉子或者所述行星齒輪機構的齒圈與車體固定部件之間通過所述第三離合裝置實現接合或者分開；和第四離合裝置，設置于所述第二電機轉子與車體固定部件之間，所述第二電機轉子與車體固定部件之間通過所述第四離合裝置實現接合或者分開。 作為本實用新型的一個方面，所述第一離合裝置、第二離合裝置、第三離合裝置、第四離合裝置分別同心設置于所述第一電機與所述行星齒輪機構之間，與所述行星齒輪機構在同一旋轉中心線上。根據本實用新型的另一個方面，所述第一電機轉子具有空心軸，所述發動機輸出軸穿過所述第一電機轉子空心軸與所述行星齒輪機構的太陽輪之間通過所述第二離合裝置接合或者分開。所述行星齒輪機構的行星架與車輪驅動軸之間設置有傳動齒輪。本系統中還可以包括一控制系統，所述第一離合裝置、第二離合裝置、第三離合裝置、第四離合裝置與所述控制系統電相連。所述行星齒輪機構具有外部殼體，所述第三離合裝置設置于所述行星齒輪機構的齒圈與所述殼體之間，或者第三離合裝置設置于所述第一電機轉子與定子之間。優選地，所述第一離合裝置與第二離合器可以是片式離合器。優選地，所述第三離合裝置和第四離合裝置是片式離合器或者帶式制動器；本實用新型中所述儲能裝置可以是蓄電池組或者超級電容。本實用新型克服了現有混合動力耦合裝置的不足，其有益效果在于I、僅使用單個行星齒輪機構，實現發動機三檔變速，使發動機更多時間工作在高效區，提高能源利用率。2、使用離合裝置取代電動機變速箱，使整套裝置體積變小，節省布置空間，使車內布置及設計更自由。3、利用一套行星齒輪機構，實現發動機四個檔位(包含一個空檔)輸出與兩個電機降速輸出，齒輪副數量少，傳動效率更高。4、兩電機既可以做發電機，也可以做驅動電動機，系統動力性更強，回收能量功率更大。

為了使本實用新型的內容更容易被清楚的理解，下面根據本實用新型的具體實施例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中[0027]圖I是本實用新型混合動力驅動裝置示意圖。圖2是本實用新型混合動力驅動裝置純電動模式一示意圖。圖3是本實用新型混合動力驅動裝置純電動模式二示意圖。圖4是本實用新型混合動力驅動裝置純電動模式三示意圖。圖5是本實用新型混合動力驅動裝置混聯模式示意圖。圖6是本實用新型混合動力驅動裝置并聯模式一示意圖。 圖7是本實用新型混合動力驅動裝置并聯模式二示意圖。圖8是本實用新型混合動力驅動裝置發動機直接驅動模式示意圖。其中，I是發動機，2是行星齒輪構件，21是齒圈,22是太陽輪,23是行星架，3是動力傳輸齒輪，4是儲能裝置，Ml是第一電機，M2是第二電機，Cl是第一離合裝置，C2是第二離合裝置，C3是第三離合裝置，C4是第四離合裝置。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述為了使附圖簡明清晰，儲能裝置4在圖21中未標示，但不意味的圖21中所述模式中不包含儲能裝置。行星齒輪構件2包括齒圈21、太陽輪22及行星架23，其中，齒圈21與第一電機Ml轉子軸相連，太陽輪22與第二電機M2轉子軸相連，行星架23與本裝置動力輸出端相連；儲能裝置4與第一電機Ml、第二電機M2相連；第一離合裝置Cl設置于發動機I與第一電機Ml轉子軸之間，發動機I軸與第一電機Ml轉子軸通過第一離合器Cl接合或者分開；第二離合裝置C2設置于發動機I與太陽輪22之間，發動機I軸與太陽輪22之間通過第二離合裝置C2接合或者分開；第三離合裝置C3是可以使齒圈21或者第一電機M I轉子與車體固定部件之間接合或者分開，可以設置于齒圈與行星齒輪機構的機殼之間，其中機殼是與車體不可相對移動的車體固定部件；也可以將第三離合裝置C 3設置于第一電機M I的轉子與定子之間，以上兩種方式都可以實現第一電機M I轉子或者行星齒輪機構的齒圈與車體固定件之間的連接或者分開；第四離合裝置C4可以使第二電機M2轉子與車體固定部件之間接合或者分開，可以將第四離合裝置設置于第二電機M 2的轉子與定子之間。傳動齒輪3設置于行星架23與車輪驅動軸之間，方便所述第四離合裝置的設置。第一離合裝置Cl、第二離合裝置C2、第三離合裝置C3、第四離合裝置C4與一控制系統電相連。其中，圖I是本實用新型混合動力驅動裝置優選實施例示意圖。本實施例中第一離合裝置、第二離合裝置、第三離合裝置、第四離合裝置分別同心設置于所述第一電機與所述行星齒輪機構之間，與所述行星齒輪機構在同一旋轉中心線上。這樣的結構設計將離合裝置集中在一起，形成離合器組，能有效減小驅動裝置的軸向體積。本驅動系統中各離合裝置通過控制系統控制狀態。各電機控制器根據需要控制電機作為發電機發電或作為電動機驅動車輛。油門踏板處安裝有踏板深度傳感器，系統通過檢測油門踏板深度，控制各離合器狀態，選擇相應工作模式。下面參照圖4至圖9對本實用新型的混合動力驅動系統的工作方式進行詳細描述。本實用新型所述混合動力驅動裝置具有如下四種工作方式[0043]I.純電動模式發動機不啟動，第一離合裝置C I、第二離合裝置C 2分開，第三離合裝置C 3、第四離合裝置C 4分開，由M 1、M 2共同驅動車輛，如圖2所示的純電動模式一；或者第一離合裝置C I、第二離合裝置C 2、第三離合裝置C 3分開，第四離合裝置C 4接合，由電動機M I單獨驅動車輛啟動，如圖3所示的純電動模式二；第一離合裝置C I、第二離合裝置C
2、第三離合裝置C3接合，第四離合裝置C4分開，由電動機M 2單獨驅動車輛，如圖4所示的純電動模式三。純電動模 式可以用于車輛起步、低速行駛(低于設定的第一預定車速)或制動能量回收狀態。2.混聯模式發動機啟動，離合器Cl、C2接合，離合器C3、C4打開，如圖5所示。由發動機驅動車輛，第一電機Ml與發動機轉速耦合，第二電機M2與發動機轉矩耦合。該模式適用于本混合動力系統由靜止啟動工況下或者任一模式下儲能裝置電量不足需要充電時，可以進入該模式進行行車發電。為使發動機工作在燃油高效區，控制可以控制第一電機Ml與第二電機M2發電。當需要上坡或負載加速時，第二電機M2為發動機提供助力轉矩，這樣保證發動機穩定地工作在燃油經濟區。3.并聯模式一發動機啟動，第一離合裝置Cl分開，第二離合裝置C2接合，第三離合裝置C3接合，第四離合裝置C4分開，如圖6所示并聯模式一。由發動機驅動車輛，通過行星齒輪合理設計，設計發動機輸出降速比，即發動機以較高降速比降速輸出，使發動機工作在燃油經濟區，根據工況需要，當車輛負載加速或爬坡時，電動機M 2轉矩與發動機轉矩耦合輸出，為動力輸出增加轉矩。該油電混合模式適用于車輛低于設定的第二預定車速時的中低速行駛，使發動機的工作區間更寬，燃油經濟性的設計更合理化。4.并聯模式二第一離合器Cl接合，第二離合裝置C2分開，第三離合裝置C3分開，第四離合裝置C4接合，如圖7所示并聯模式二。當車輛高于第二設定車速，此時發動機在高降速比下不能滿足工作在高效區的條件，為使發動機繼續工作在高效區，需要提高發動機輸出降速比，使發動機在較低降速比下減速輸出。根據工況需要，當車輛負載加速或爬坡時，電動機M I轉矩與發動機轉矩耦合輸出。該油電混合模式適用于車輛中速行駛，即車速低于設定的第三預定車速時。5.發動機直驅模式第一離合裝置C I及第二離合裝置C 2接合，第三離合裝置C 3及第四離合裝置C 4分開，如圖8所示發動機直驅模式。當車輛需高速行駛時，發動機不需要減速輸出即可工作在高速區，此時使發動機直接驅動即可滿足其工作在燃油經濟區，則可使用該直驅模式。當車輛處于減速工況下，電機M 1、M 2作為發電機，將車輛動能回收，轉化為電能存儲在儲能裝置中，用以驅動電動機。本實用新型驅動系統應用于車輛中使用上述方式的過程如下—、車輛啟動時,發動機不啟動,使用純電動模式中任選一模式啟動車輛并進行低速行駛；二、當車速高于第一設定車速時，根據情況由一電機啟動發動機，驅動系統進入油電混合模式一；三、當車速提高至高于第二設定車速時，驅動系統進入油電混合模式二 ；四、當車速進一步提高至高于第三設定車速，即高速行駛時，驅動系統進入發動機直接驅動模式；五、當車輛減速或制動，系統進入能量回收模式，此時電機Ml、M2作發電機，回收制動動能，存儲在儲能裝置中。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或 變動仍處于本實用新型創造的保護范圍之中。
權利要求1.一種混合動力驅動裝置,包括發動機(1)，具有輸出軸，第一電機(Ml),具有轉子和定子；第二電機(M2)，具有轉子和定子；行星齒輪構件(2)以及儲能裝置(4)； 所述行星齒輪構件包括齒圈(21)、太陽輪(22)及行星架(23)，所述行星齒輪構件的齒圈(21)與所述第一電機(Ml)轉子軸相連，所述行星齒輪構件的太陽輪(22)與所述第二電機(M2)轉子軸相連，所述行星齒輪構件的行星架(23)與本裝置動力輸出端連接； 所述儲能裝置(4)與所述第一電機(Ml)、第二電機(M2)連接； 其特征在于所述混合動力驅動裝置中還包括 第一離合裝置(Cl)，設置于所述發動機(I)輸出軸與所述第一電機(M I)轉子軸之間，所述發動機(I)輸出軸與所述第一電機(Ml)轉子軸通過所述第一離合器(Cl)接合或者分開；和 第二離合裝置(C2)，設置于所述發動機輸出軸與所述行星齒輪機構的太陽輪之間，所述發動機(I)輸出軸與所述行星齒輪機構的太陽輪之間通過所述第二離合裝置(C2)接合或者分開；和 第三離合裝置(C 3)，所述第一電機(M I)轉子或者所述行星齒輪機構的齒圈(21)與車體固定部件之間通過所述第三離合裝置(C3)實現接合或者分開；和 第四離合裝置(C 4)，設置于所述第二電機(M 2)轉子與車體固定部件之間，所述第二電機(M2)轉子與車體固定部件之間通過所述第四離合裝置(C4)實現接合或者分開。
2.根據權利要求I所述的混合動力驅動裝置，其特征在于，所述第一離合裝置(Cl)、第二離合裝置(C2)、第三離合裝置(C3)、第四離合裝置(C4)分別同心設置于所述第一電機(MD與所述行星齒輪機構(2)之間，與所述行星齒輪機構在同一旋轉中心線上。
3.根據權利要求I所述的混合動力驅動裝置，其特征在于，所述第一電機(MI)轉子具有空心軸，所述發動機(I)輸出軸穿過所述第一電機(M I)轉子空心軸與所述行星齒輪機構的太陽輪(22)之間通過所述第二離合裝置(C2)接合或者分開。
4.根據權利要求I所述的混合動力驅動裝置，其特征在于，所述行星齒輪機構的行星架(23 )與車輪驅動軸之間設置有傳動齒輪(3 )。
5.根據權利要求I所述的混合動力驅動裝置，其特征在于，還包括一控制系統，所述第一離合裝置(Cl)、第二離合裝置(C2)、第三離合裝置(C3)、第四離合裝置(C4)與所述控制系統電相連。
6.根據權利要求I所述的混合動力驅動裝置，其特征在于，所述行星齒輪機構(2)具有外部殼體，所述第三離合裝置(C3 )設置于所述行星齒輪機構(2 )的齒圈(21)與所述殼體之間。
7.根據權利要求I所述的混合動力驅動裝置，其特征在于，所述第三離合裝置(C3)設置于所述第一電機(M I)轉子與定子之間。
8.根據權利要求I所述的混合動力驅動裝置，其特征在于，所述第一離合裝置(Cl)是片式離合器。
9.根據權利要求I所述的混合動力驅動裝置，其特征在于，所述第二離合裝置(C2)是片式離合器；
10.根據權利要求I所述的混合動力驅動裝置，其特征在于，所述第三離合裝置(C3)是片式離合器或者帶式制動器；
11.根據權利要求I所述的混合動力驅動裝置，其特征在于，所述第四離合裝置(C4)是片式離合器或者帶式制動器；
12.根據權利要求I所述的混合動力驅動裝置，其特征在于，所述儲能裝置(4)為蓄電池組或者超級電容。
專利摘要本實用新型涉及一種混合動力驅動裝置，包括發動機、第一電機、第二電機、行星齒輪構件，其特征在于，還包括設置于發動機與第一電機之間的第一離合裝置、發動機與行星齒輪構件之太陽輪之間的第二離合裝置、設置于齒圈與車體固定件之間的第三離合裝置以及設置于第二電機轉子與定子之間的第四離合裝置。該驅動裝置利用離合裝置與一套行星齒輪機構相配合，實現車輛三檔以上輸出，并且結構簡單，能有效節省車內空間，提高發動機的燃油經濟性。
文檔編號B60K6/20GK202782641SQ201220408038
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月17日 優先權日2012年8月17日
發明者朱春浩 申請人:天津市松正電動汽車技術股份有限公司